Обнаружен новый механизм устойчивости к антибиотикам

Исследователи из Морской биологической лаборатории (MBL) и их коллеги обнаружили новую генетическую структуру, которая может помогать обычной бактерии человеческого кишечника Bacteroides fragilis защищаться от тетрациклина — широко используемого антибиотика.

Ключевые находки

• Учёные выявили ранее неизвестные генетические структуры, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам.
• Исследование не приведёт напрямую к новым способам борьбы с устойчивыми бактериями, но может помочь в разработке методов ограничения распространения генов устойчивости.

Методология

• Изучаемый штамм Bacteroides fragilis был выделен у пациента с язвенным колитом, где его количество возрастало в периоды воспаления.
• Для анализа использовалась метагеномика дробовика (shotgun metagenomics), позволившая получить последовательности всего генетического материала микробного сообщества и культивировать бактериальные штаммы.
• Это дало возможность наблюдать активность генов устойчивости к тетрациклину в его присутствии.

Механизм устойчивости

• В данных был обнаружен сигнал о высоком числе копий определённых участков бактериальных геномов. Один из этих участков содержал гены устойчивости к тетрациклину.
• Эти высококопийные участки содержат транспозоны — мобильные генетические элементы, которые могут перемещаться внутри генома или переходить в другой геном.
• В кишечнике, где множество видов бактерий находятся в тесном контакте, потенциал для горизонтального переноса генов очень высок, а его скорость возрастает при воспалении. «Мы считаем, что эти транспозоны являются ключевым средством горизонтального переноса генов», — говорит Блэр Пол.

Уникальная особенность

• Бактерия, по-видимому, «чувствует» присутствие тетрациклина и запускает каскад продукции транспозона с геном устойчивости.
• Участок транспозона с геном устойчивости существует в двух формах в одном геноме: обычной линейной и свёрнутой в кольцо.
• Линейная форма содержит уникальную геномную вставку в области ДНК, кодирующей механизм мобилизации в другие клетки. «Насколько нам известно, такого раньше не наблюдалось — чтобы этот конкретный тип транспозона имел амплифицированную подобласть», — отмечает Пол.

Значение и перспективы

• Повышенная экспрессия этой группы генов потенциально связана с успехом Bacteroides fragilis во время воспаления, хотя связь ещё требует доказательств.
• Открытие поднимает новые вопросы о роли переноса генов в здоровье человека и о том, как контролируются и эволюционируют транспозоны.
• «Это не изменит наше понимание мира устойчивости к антибиотикам, но это новый вид механизма, который мы можем начать искать», — говорит Джозеф Вайнис. — «В микробном мире происходит много „атак“ и „защит“, о которых мы даже не подозреваем».

Источник: Исследование опубликовано в журнале mBio.